含CoCrFeNi高熵合金的結(jié)構(gòu)調(diào)控和性能提升.pdf

1、高熵合金打破了傳統(tǒng)合金配比理念，通常采取等原子比或近等原子比方式制備新型合金，因其全新的設(shè)計理念、獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的耐蝕性、耐磨性及電磁學(xué)性能，引起了廣泛的研究興趣，具有廣闊的前景。本課題采用電弧熔煉法制備CoCrFeNi、CoCrFeNiWx和CoCrFeNiMox(x=0.2，0.5)高熵合金，利用X射線衍射儀，差示掃描量熱儀，場發(fā)射掃描電鏡，電化學(xué)工作站、顯微硬度計和MTS萬能試驗機等分析和測試手段研究預(yù)形變處理及

2、元素添加對含CoCrFeNi高熵合金微觀結(jié)構(gòu)、形貌、成分、海水耐蝕性及力學(xué)性能的影響。以期通過新工藝設(shè)計及新成分的引入兩種方法，獲得力學(xué)性能和海水耐蝕性優(yōu)異的高熵合金。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金具有單一的FCC固溶體結(jié)構(gòu)，微區(qū)形貌為典型的樹枝晶結(jié)構(gòu)。在力學(xué)性能方面，鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金表現(xiàn)出優(yōu)異的塑性變形能力;但屈服強度和顯微硬度較低，分別為167MPa和168.9 HV。對CoCrFeNi高

3、熵合金進(jìn)行不同形變量的預(yù)壓處理發(fā)現(xiàn)，預(yù)壓形變量為20％和50％的高熵合金依然保持著單一的FCC固溶體結(jié)構(gòu);而進(jìn)行80％預(yù)壓處理的合金其相結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的改變，由單一的FCC固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)镕eNi3型的金屬間化合物相(FCC結(jié)構(gòu))。適當(dāng)預(yù)壓處理可以改善CoCrFeNi高熵合金的電化學(xué)海水耐蝕性，其中進(jìn)行80％預(yù)壓處理的合金點蝕電位右移，達(dá)到0.978V，明顯高于鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金的0.157 V，并且出現(xiàn)了典型的二次鈍化現(xiàn)象，顯示

4、出優(yōu)異的耐點蝕性。此外，適當(dāng)?shù)念A(yù)壓處理可以提高鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金的力學(xué)性能，進(jìn)行20％和50％預(yù)壓處理的合金屈服強度分別達(dá)到544 MPa和784 MPa，明顯高于鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金的163MPa，分別提升233％和380％。⑵W02和Mo0.2添加使CoCrFeNiW02/Mo02高熵合金仍保持單一的FCC固溶體結(jié)構(gòu)，少量的W和Mo可以完全固溶到合金晶格中，未能引起相結(jié)構(gòu)變化;隨著W和Mo含量的進(jìn)一步提升，CoCr

5、FeNiW0.5/Mo0.5高熵合金均在原有FCC固溶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分別析出了富W和富Mo的金屬間化合物相，新析出的金屬間化合物相沿枝晶間分布。W和Mo元素的添加均能提高鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金的電化學(xué)海水耐蝕性，其中CoCrFeNiW0.5/Mo0.2高熵合金出現(xiàn)了明顯的二次鈍化現(xiàn)象。此外，CoCrFeNiW0.5高熵合金顯示出最為優(yōu)異的耐點蝕性，其點蝕電位達(dá)到1.112V，明顯高于鑄態(tài)CoCrFeNi的0.157 V;其鈍化區(qū)間

6、由1.155 V提升到2.291V，提升為原來的將近2倍，鈍化膜穩(wěn)定性得到較大的提升。W和Mo元素的添加均能顯著提高鑄態(tài)CoCrFeNi高熵合金的顯微硬度及屈服強度，W0.2和Mo0.2合金力學(xué)性能的增強與固溶強化有關(guān)，W0.5和Mo0.5合金的強化機制為固溶強化和第二相增強理論。其中，Mo0.5添加的高熵合金顯微硬度達(dá)到356HV，屈服強度和極限抗壓強度分別為604MPa和1724MPa，極限應(yīng)變量達(dá)到49.1％，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)